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<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8">
</head>
<body>

                    <h4>错误处理</h4>
                    <div class="x-wiki-info"><span>1164次阅读</span></div>
                    <hr style="border-top-color:#ccc" />
                    <div class="x-wiki-content x-content"><p>在程序运行的过程中，如果发生了错误，可以事先约定返回一个错误代码，这样，就可以知道是否有错，以及出错的原因。在操作系统提供的调用中，返回错误码非常常见。比如打开文件的函数<code>open()</code>，成功时返回文件描述符（就是一个整数），出错时返回<code>-1</code>。</p>
<p>用错误码来表示是否出错十分不便，因为函数本身应该返回的正常结果和错误码混在一起，造成调用者必须用大量的代码来判断是否出错：</p>
<pre><code>def foo():
    r = some_function()
    if r==(-1):
        return (-1)
    # do something
    return r

def bar():
    r = foo()
    if r==(-1):
        print &#39;Error&#39;
    else:
        pass
</code></pre><p>一旦出错，还要一级一级上报，直到某个函数可以处理该错误（比如，给用户输出一个错误信息）。</p>
<p>所以高级语言通常都内置了一套<code>try...except...finally...</code>的错误处理机制，Python也不例外。</p>
<h3 id="try">try</h3>
<p>让我们用一个例子来看看<code>try</code>的机制：</p>
<pre><code>try:
    print &#39;try...&#39;
    r = 10 / 0
    print &#39;result:&#39;, r
except ZeroDivisionError, e:
    print &#39;except:&#39;, e
finally:
    print &#39;finally...&#39;
print &#39;END&#39;
</code></pre><p>当我们认为某些代码可能会出错时，就可以用<code>try</code>来运行这段代码，如果执行出错，则后续代码不会继续执行，而是直接跳转至错误处理代码，即<code>except</code>语句块，执行完<code>except</code>后，如果有<code>finally</code>语句块，则执行<code>finally</code>语句块，至此，执行完毕。</p>
<p>上面的代码在计算<code>10 / 0</code>时会产生一个除法运算错误：</p>
<pre><code>try...
except: integer division or modulo by zero
finally...
END
</code></pre><p>从输出可以看到，当错误发生时，后续语句<code>print &#39;result:&#39;, r</code>不会被执行，<code>except</code>由于捕获到<code>ZeroDivisionError</code>，因此被执行。最后，<code>finally</code>语句被执行。然后，程序继续按照流程往下走。</p>
<p>如果把除数<code>0</code>改成<code>2</code>，则执行结果如下：</p>
<pre><code>try...
result: 5
finally...
END
</code></pre><p>由于没有错误发生，所以<code>except</code>语句块不会被执行，但是<code>finally</code>如果有，则一定会被执行（可以没有<code>finally</code>语句）。</p>
<p>你还可以猜测，错误应该有很多种类，如果发生了不同类型的错误，应该由不同的<code>except</code>语句块处理。没错，可以有多个<code>except</code>来捕获不同类型的错误：</p>
<pre><code>try:
    print &#39;try...&#39;
    r = 10 / int(&#39;a&#39;)
    print &#39;result:&#39;, r
except ValueError, e:
    print &#39;ValueError:&#39;, e
except ZeroDivisionError, e:
    print &#39;ZeroDivisionError:&#39;, e
finally:
    print &#39;finally...&#39;
print &#39;END&#39;
</code></pre><p><code>int()</code>函数可能会抛出<code>ValueError</code>，所以我们用一个<code>except</code>捕获<code>ValueError</code>，用另一个<code>except</code>捕获<code>ZeroDivisionError</code>。</p>
<p>此外，如果没有错误发生，可以在<code>except</code>语句块后面加一个<code>else</code>，当没有错误发生时，会自动执行<code>else</code>语句：</p>
<pre><code>try:
    print &#39;try...&#39;
    r = 10 / int(&#39;a&#39;)
    print &#39;result:&#39;, r
except ValueError, e:
    print &#39;ValueError:&#39;, e
except ZeroDivisionError, e:
    print &#39;ZeroDivisionError:&#39;, e
else:
    print &#39;no error!&#39;
finally:
    print &#39;finally...&#39;
print &#39;END&#39;
</code></pre><p>Python的错误其实也是class，所有的错误类型都继承自<code>BaseException</code>，所以在使用<code>except</code>时需要注意的是，它不但捕获该类型的错误，还把其子类也“一网打尽”。比如：</p>
<pre><code>try:
    foo()
except StandardError, e:
    print &#39;StandardError&#39;
except ValueError, e:
    print &#39;ValueError&#39;
</code></pre><p>第二个<code>except</code>永远也捕获不到<code>ValueError</code>，因为<code>ValueError</code>是<code>StandardError</code>的子类，如果有，也被第一个<code>except</code>给捕获了。</p>
<p>Python所有的错误都是从<code>BaseException</code>类派生的，常见的错误类型和继承关系看这里：</p>
<p><a href="https://docs.python.org/2/library/exceptions.html#exception-hierarchy">https://docs.python.org/2/library/exceptions.html#exception-hierarchy</a></p>
<p>使用<code>try...except</code>捕获错误还有一个巨大的好处，就是可以跨越多层调用，比如函数<code>main()</code>调用<code>foo()</code>，<code>foo()</code>调用<code>bar()</code>，结果<code>bar()</code>出错了，这时，只要<code>main()</code>捕获到了，就可以处理：</p>
<pre><code>def foo(s):
    return 10 / int(s)

def bar(s):
    return foo(s) * 2

def main():
    try:
        bar(&#39;0&#39;)
    except StandardError, e:
        print &#39;Error!&#39;
    finally:
        print &#39;finally...&#39;
</code></pre><p>也就是说，不需要在每个可能出错的地方去捕获错误，只要在合适的层次去捕获错误就可以了。这样一来，就大大减少了写<code>try...except...finally</code>的麻烦。</p>
<h3 id="-">调用堆栈</h3>
<p>如果错误没有被捕获，它就会一直往上抛，最后被Python解释器捕获，打印一个错误信息，然后程序退出。来看看<code>err.py</code>：</p>
<pre><code># err.py:
def foo(s):
    return 10 / int(s)

def bar(s):
    return foo(s) * 2

def main():
    bar(&#39;0&#39;)

main()
</code></pre><p>执行，结果如下：</p>
<pre><code>$ python err.py
Traceback (most recent call last):
  File &quot;err.py&quot;, line 11, in &lt;module&gt;
    main()
  File &quot;err.py&quot;, line 9, in main
    bar(&#39;0&#39;)
  File &quot;err.py&quot;, line 6, in bar
    return foo(s) * 2
  File &quot;err.py&quot;, line 3, in foo
    return 10 / int(s)
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero
</code></pre><p>出错并不可怕，可怕的是不知道哪里出错了。解读错误信息是定位错误的关键。我们从上往下可以看到整个错误的调用函数链：</p>
<p>错误信息第1行：</p>
<pre><code>Traceback (most recent call last):
</code></pre><p>告诉我们这是错误的跟踪信息。</p>
<p>第2行：</p>
<pre><code>  File &quot;err.py&quot;, line 11, in &lt;module&gt;
    main()
</code></pre><p>调用<code>main()</code>出错了，在代码文件<code>err.py</code>的第11行代码，但原因是第9行：</p>
<pre><code>  File &quot;err.py&quot;, line 9, in main
    bar(&#39;0&#39;)
</code></pre><p>调用<code>bar(&#39;0&#39;)</code>出错了，在代码文件<code>err.py</code>的第9行代码，但原因是第6行：</p>
<pre><code>  File &quot;err.py&quot;, line 6, in bar
    return foo(s) * 2
</code></pre><p>原因是<code>return foo(s) * 2</code>这个语句出错了，但这还不是最终原因，继续往下看：</p>
<pre><code>  File &quot;err.py&quot;, line 3, in foo
    return 10 / int(s)
</code></pre><p>原因是<code>return 10 / int(s)</code>这个语句出错了，这是错误产生的源头，因为下面打印了：</p>
<pre><code>ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero
</code></pre><p>根据错误类型<code>ZeroDivisionError</code>，我们判断，<code>int(s)</code>本身并没有出错，但是<code>int(s)</code>返回<code>0</code>，在计算<code>10 / 0</code>时出错，至此，找到错误源头。</p>
<h3 id="-">记录错误</h3>
<p>如果不捕获错误，自然可以让Python解释器来打印出错误堆栈，但程序也被结束了。既然我们能捕获错误，就可以把错误堆栈打印出来，然后分析错误原因，同时，让程序继续执行下去。</p>
<p>Python内置的<code>logging</code>模块可以非常容易地记录错误信息：</p>
<pre><code># err.py
import logging

def foo(s):
    return 10 / int(s)

def bar(s):
    return foo(s) * 2

def main():
    try:
        bar(&#39;0&#39;)
    except StandardError, e:
        logging.exception(e)

main()
print &#39;END&#39;
</code></pre><p>同样是出错，但程序打印完错误信息后会继续执行，并正常退出：</p>
<pre><code>$ python err.py
ERROR:root:integer division or modulo by zero
Traceback (most recent call last):
  File &quot;err.py&quot;, line 12, in main
    bar(&#39;0&#39;)
  File &quot;err.py&quot;, line 8, in bar
    return foo(s) * 2
  File &quot;err.py&quot;, line 5, in foo
    return 10 / int(s)
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero
END
</code></pre><p>通过配置，<code>logging</code>还可以把错误记录到日志文件里，方便事后排查。</p>
<h3 id="-">抛出错误</h3>
<p>因为错误是class，捕获一个错误就是捕获到该class的一个实例。因此，错误并不是凭空产生的，而是有意创建并抛出的。Python的内置函数会抛出很多类型的错误，我们自己编写的函数也可以抛出错误。</p>
<p>如果要抛出错误，首先根据需要，可以定义一个错误的class，选择好继承关系，然后，用<code>raise</code>语句抛出一个错误的实例：</p>
<pre><code># err.py
class FooError(StandardError):
    pass

def foo(s):
    n = int(s)
    if n==0:
        raise FooError(&#39;invalid value: %s&#39; % s)
    return 10 / n
</code></pre><p>执行，可以最后跟踪到我们自己定义的错误：</p>
<pre><code>$ python err.py
Traceback (most recent call last):
  ...
__main__.FooError: invalid value: 0
</code></pre><p>只有在必要的时候才定义我们自己的错误类型。如果可以选择Python已有的内置的错误类型（比如ValueError，TypeError），尽量使用Python内置的错误类型。</p>
<p>最后，我们来看另一种错误处理的方式：</p>
<pre><code># err.py
def foo(s):
    n = int(s)
    return 10 / n

def bar(s):
    try:
        return foo(s) * 2
    except StandardError, e:
        print &#39;Error!&#39;
        raise

def main():
    bar(&#39;0&#39;)

main()
</code></pre><p>在<code>bar()</code>函数中，我们明明已经捕获了错误，但是，打印一个<code>Error!</code>后，又把错误通过<code>raise</code>语句抛出去了，这不有病么？</p>
<p>其实这种错误处理方式不但没病，而且相当常见。捕获错误目的只是记录一下，便于后续追踪。但是，由于当前函数不知道应该怎么处理该错误，所以，最恰当的方式是继续往上抛，让顶层调用者去处理。</p>
<p><code>raise</code>语句如果不带参数，就会把当前错误原样抛出。此外，在<code>except</code>中<code>raise</code>一个Error，还可以把一种类型的错误转化成另一种类型：</p>
<pre><code>try:
    10 / 0
except ZeroDivisionError:
    raise ValueError(&#39;input error!&#39;)
</code></pre><p>只要是合理的转换逻辑就可以，但是，决不应该把一个<code>IOError</code>转换成毫不相干的<code>ValueError</code>。</p>
<h3 id="-">小结</h3>
<p>Python内置的<code>try...except...finally</code>用来处理错误十分方便。出错时，会分析错误信息并定位错误发生的代码位置才是最关键的。</p>
<p>程序也可以主动抛出错误，让调用者来处理相应的错误。但是，应该在文档中写清楚可能会抛出哪些错误，以及错误产生的原因。</p>
</div>

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